Doctoral Thesis

Molecular self-assembly on surfaces: the role of coverage, surface orientation and kinetics

Final Thesis 14.52 MB Appendix 10.88 MB Summary of Thesis 13.94 MB

Author of thesis: Anton Olegovich Makoveev, Ph.D.

Acad. year: 2022/2023

Supervisor: prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Reviewers: Prof. Dr. Markus Lackinger , apl. Prof. Dr. Benedetta Casu

Abstract:

Molecular self-assembly is a sophisticated natural phenomenon based on the principles of supramolecular chemistry. Not surprisingly, it has been harnessed for constructing molecular systems on surfaces. Although the field of on-surface molecular self-assembly is quite mature, it still lacks comprehensive systematic knowledge comprising universal parametric models. In this regard, we present the work aiming to shed some light on the parameter dependence of molecular self-assembly on surfaces. The first parameter we discuss is aimed at the influence of diffusion-limited conditions. For that,  4,4’-biphenyldicarboxylic acid (BDA) self-assembly on Ag(001) at complete-monolayer coverage has been investigated and compared to the self-assembly at sub-monolayer coverage. We further discuss the role of surface orientation. To do so, a comparative study of BDA self-assembly on Ag(001) and Ag(001) is put on the table. Finally, we address the kinetics of on-surface process and how it can be flexibly adjusted by non-thermal activation means. For this purpose, research on the kinetics of the BDA deprotonation reaction induced by a low-energy electron beam is demonstrated. We believe that our work brings an additional piece of knowledge into the systematic picture of molecular self-assembly on surfaces and makes a step toward the development of the holistic parametric models.

Keywords:

Molecular self-assembly, BDA, diffusion-limited conditions, Ag(100), Ag(111), kinetics

Date of defence

17.05.2023

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Disertační práce pana Antona Makoveeva se zabývá molekulárním samouspořádáváním na površích. Cílem disertační práce je objasnit závislost molekulárního samouspořádávání na površích na vnějších parametrech. Práce se zabývá vlivem difuzně omezených podmínek. Za tímto účelem bylo zkoumáno samouspořádávání kyseliny 4,4'-bifenyldikarboxylové (BDA) na Ag(001) při úplném pokrytí monovrstvou a porovnáno se samouspořádáváním při submonovrstevném pokrytí. V práce se dále diskutuje role orientace povrchu. Za tímto účelem je předložena srovnávací studie samouspořádávání BDA na Ag(001) a Ag(001). Nakonec se zabýváme kinetikou procesu na povrchu a tím, jak ji lze ovlivnit netermální aktivací. Práce přináší nové poznatky do systematického obrazu samouspořádávání molekul na površích a je tak významným krokem k vývoji ucelených parametrických modelů. Souhrnně lze říci, že se stanovenými vědeckými cíli, zvoleným kombinovaným experimentálním přístupem, studovanými aspekty a získanými výsledky je práce vysoce aktuální. V průběhu obhajoby pan Makoveev odpověděl na dotazy komise a oponentů výborně a prokázal výbornou orientaci ve zkoumané problematice a schopnost samostatně vědecky pracovat.

Language of thesis

English

Faculty

Středoevropský technologický institut VUT

Department

Central European Institute of Technology BUT

Study programme

Advanced Materials and Nanosciences (STIAMN)

Field of study

Advanced nanotechnologies and microtechnologies (PNTMT)

Composition of Committee

prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
apl Prof. Benedetta Casu (člen)
Prof. Dr. Markus Lackinger (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

viz posudek v pdf.
File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 203,56 kB

Reviewer’s report
Prof. Dr. Markus Lackinger

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 287,25 kB

Reviewer’s report
apl. Prof. Dr. Benedetta Casu

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 210,27 kB